道路交通分析

1、第一章 城 市道路交通分析§1. 城市道路交通流特性1.1 概述 城市交通分為兩類：一類是市際交通（對(duì)外交通）；另一類是城市內(nèi)部交通，（城市交通）。市際交通是指城市與城市、城市與城市以外地區(qū)之間的交通，由設(shè)在市區(qū)內(nèi)的市際交 通設(shè)施，如鐵路站場(chǎng)、港口碼頭、機(jī)場(chǎng)、長(zhǎng)途客貨運(yùn)車站及出入城市的道路系統(tǒng)來(lái)完成；城 市內(nèi)部交通是指城市市區(qū)內(nèi)部交通， 主要由各種交通設(shè)施如城市道路、 地下鐵道、 高架橋以 及交通控制設(shè)施等完成。 一個(gè)城市的交通運(yùn)輸系統(tǒng)， 是由各種相對(duì)獨(dú)立的交通形式相互協(xié)調(diào)組成的， 城市道路 只是其中一部分。城市交通，要高效率、低消耗地為城市服務(wù)，必須對(duì)城市交通統(tǒng)一規(guī)劃、 統(tǒng)一建設(shè)、

2、 統(tǒng)一管理， 用系統(tǒng)工程的理論和方法解決城市交通問(wèn)題， 誘導(dǎo)和促進(jìn)城市的發(fā)展。 城市內(nèi)部交通又可分為客運(yùn)交通和貨運(yùn)交通。客運(yùn)交通又可分為公共客運(yùn)交通、 私人個(gè)體客運(yùn)交通以及地鐵交通等形式，貨運(yùn)交通亦可分為專業(yè)運(yùn)輸單位和私人個(gè)體運(yùn)輸?shù)刃问健?道路交通是由人、 車、 路及環(huán)境組成的一個(gè)大系統(tǒng)，現(xiàn)代城市的道路交通問(wèn)題，需要綜合研究在道路上行駛的車輛特征、 行人及駕駛員的心理生理狀況、 道路的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及交 通管理與控制等多方面的問(wèn)題，以便協(xié)調(diào)解決。 與此相關(guān)的專門學(xué)科“交通工程學(xué)” ，就是描述道路交通體系中所容納的車流與人流 的定性和定量特征。 本節(jié)著重介紹交通量、車速、 交通密度以及三者之間的關(guān)系

3、， 這對(duì)城市 道路交通規(guī)劃、設(shè)計(jì)及管理工作是必不可少的基礎(chǔ)知識(shí)。1.2 有關(guān)概念交通體系道路、在道路上通行的車輛和行人以及道路交通所處環(huán)境的統(tǒng)稱。 交通流某一時(shí)段內(nèi)， 連續(xù)通過(guò)道路某一斷面的車輛或行人所組成的車流或人流的統(tǒng) 稱。交通流特性某一交通體系中， 交通流的定性或定量特征， 以及在不同時(shí)空條件下的 變化規(guī)律和它們之間的關(guān)系。亦稱為交通流特征或交通流性質(zhì)。交通參數(shù)一描述和反映交通流特性的一些物理量。如交通量、車速、交通密度、通行 能力、 行程時(shí)間、車頭時(shí)距等。 能從不同角度說(shuō)明交通流的性質(zhì)， 交通流特性的變化均能從 這些交通參數(shù)數(shù)值上的變化反映出來(lái)。 其中交通量、 車速和交通密度可以反映交

4、通流的基本 性質(zhì)，稱它們?yōu)榛窘煌▍?shù)。1.3 交通量1.3.1 交通量的定義與分類 交通量是指單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)道路某一斷面（一般為往返兩個(gè)方向 ） 的車輛數(shù)或行人數(shù)。又稱交通流量或流量。 按研究的目的不同，交通量可分為以下四類： 按交通組成分為：1）機(jī)動(dòng)車交通量。包括汽車、摩托車、拖拉機(jī)等各類機(jī)動(dòng)車輛。2）非機(jī)動(dòng)車交通量。 這是目前我國(guó)交通的重要組成部分。一般有自行車、 人力車和畜力車。3）折算交通量。將機(jī)動(dòng)車交通量 （或非機(jī)動(dòng)車交通量 ）按一定的折算比例換算成某種標(biāo)準(zhǔn) 車型的交通量。4）混合交通量。機(jī)動(dòng)車折算交通量與非機(jī)動(dòng)車折算交通量之和。5）行人交通量。按單位時(shí)間分，有最常用的小時(shí)交通量

5、（ 輛/小時(shí) ），日交通量 （ 輛日 ）等。按交通量變化分類： 由于交通量時(shí)刻在變化， 為了表示代表性交通量， 一般常用平均 交通量、最大交通量、高峰小時(shí)交通量和第 30 位小時(shí)交通量等表示方法。1）平均交通量： 取某一時(shí)間間隔內(nèi)交通量的平均值作為某一期間交通量的代表。 如平均 日交通量（ADT）、周平均日交通量（WADT，月平均日交通量（MADT）,年平均日交通量（AADT）, 年平均月交通量（AAMT）等；2）最高小時(shí)交通量：以小時(shí)為單位進(jìn)行觀測(cè)時(shí)所得結(jié)果中最高的交通量，可作為道路幾何線形設(shè)計(jì)等的依據(jù)。主要有一下三種：a. 高峰小時(shí)交通量（PHT）:天24小時(shí)內(nèi)交通量最高的某一小時(shí)的交通量

6、。還分為上 午高峰（早高峰）和下午高峰（晚高峰）小時(shí)；b. 年最高小時(shí)交通量：一年內(nèi)8760小時(shí)中交通量最大的某一小時(shí)交通量；c. 第30位年最高小時(shí)交通量（30HV）: 一般簡(jiǎn)稱為第30小時(shí)交通量。將一年中所有8760小時(shí)的小時(shí)交通量按順序從大到小排列時(shí)第30位的小時(shí)交通量。研究表明，將一年 8760小時(shí)的小時(shí)交通量按從大到小順序繪出變化曲線（p6）,可以發(fā)現(xiàn)在第30位附近曲線的切線斜率會(huì)發(fā)生很大變化。從最大值到第30位左右的各個(gè)小時(shí)交通量差別很大，減少的趨勢(shì)十分明顯，而從第30位以下則差別較小。設(shè)計(jì)小時(shí)交通量：作為道路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)而確定的交通量，即預(yù)期到設(shè)計(jì)年限將使用的設(shè)計(jì)道路交通量。1.3.

7、2交通量的變化規(guī)律交通量的生成與人們的生產(chǎn)、生活及各種社會(huì)活動(dòng)有關(guān)，不同的道路在同一時(shí)間、同一 條道路在不同時(shí)間或同一條道路在同一時(shí)間而在不同路段，其交通量都可能是不同的， 且這種差異和變化具有一定的規(guī)律性。交通量隨時(shí)間和空間的不同而發(fā)生的這種變化被稱為交通 量的分布特性。研究交通量的變化規(guī)律，就能了解和掌握交通特性，對(duì)進(jìn)行道路交通規(guī)劃、 道路交通設(shè)施的經(jīng)濟(jì)分析與設(shè)計(jì)、交通管理與交通安全都具有重要意義。 交通量隨時(shí)間的變化規(guī)律 交通量的空間變化規(guī)律：交通量的空間變化， 是指同一時(shí)間交通量在不同路段、不同車道、不同方向上的變化。1）路段分配：由于車輛行駛的隨機(jī)性，反映在一個(gè)城市各條道路上的交通量

8、是不同的，就是同一條道路不同的路段上，交通量也是不同的。 這種不同路段上交通量的差異可用路段分配系數(shù)來(lái)表述。2）車道分配：當(dāng)同向車行道的車道數(shù)在兩條以上時(shí)，由于受到縱向及橫向交通的干擾，各條車道的通行能力是不同的，靠邊車道比內(nèi)側(cè)車道的通行能力低。據(jù)統(tǒng)計(jì)其影響系數(shù)分別為：自路中心線起第一條車道為1. 00,第二條車道為 0. 800. 89，第三條車道為 0. 650. 79,第四條車道為 0. 500, 65。3）方向分配：道路同一斷面往返兩個(gè)方向的交通量在某一時(shí)段內(nèi)總是會(huì)有一定差異的。 交通量大的方向?yàn)橹饕较?，并用交通量方向不均勻系?shù)3來(lái)表示：主要方向交通量3=往返方向交通量在道路設(shè)計(jì)時(shí)必

9、須考慮方向不均勻的影響，驗(yàn)算道路通行能力要以滿足主要方向交通為標(biāo) 準(zhǔn)。道路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)小時(shí)交通量（DHV）可由下式求得：DHV = AADT< DX3式中：D為設(shè)計(jì)高峰小時(shí)流量比，3為為方向不均勻系數(shù)，AADT為設(shè)計(jì)年限的年平均日交通量。 交通量資料的應(yīng)用1）交通規(guī)劃：進(jìn)行交通規(guī)劃和道路網(wǎng)規(guī)劃時(shí)，都必須對(duì)交通量進(jìn)行充分的調(diào)查和分析，以獲得交通量的現(xiàn)狀并預(yù)測(cè)遠(yuǎn)景交通量，使交通規(guī)劃和道路網(wǎng)規(guī)劃真正建立在客觀可靠的基礎(chǔ)上。2）道路設(shè)計(jì)：有了客觀可靠的交通量數(shù)據(jù)，才能正確地確定道路等級(jí)、交叉口類型、道路的橫斷面形式、停車場(chǎng)規(guī)模等。3）交通管理：根據(jù)交通量的大小， 可以確定交叉口的控制方式和交通

10、信號(hào)配時(shí)，也可以采取各種相應(yīng)的交通管理措施以提高通行能力和保障交通安全。如根據(jù)交通量判斷道路上是否已達(dá)到飽和程度，以指導(dǎo)駕車者選擇最佳路線，實(shí)行單向交通、可變交通等。4）交通事故評(píng)價(jià)：道路上所發(fā)生的交通事故的數(shù)量和嚴(yán)重程度與交通量的大小有一定的 關(guān)系，根據(jù)事故次數(shù)與交通量的比值確定的道路交通事故發(fā)生率就可對(duì)道路服務(wù)質(zhì)量作出評(píng) 價(jià)。5）經(jīng)濟(jì)分析：根據(jù)所承擔(dān)的交通量的大小，可對(duì)交通設(shè)施帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益作出分析， 以 評(píng)估該設(shè)施的建設(shè)必要性與合理性。1.4車速車速是車輛行駛的距離對(duì)時(shí)間的變化率，與物理學(xué)中的速度是同一概念。根據(jù)所涉及到的交通問(wèn)題不同，不同車速的含義也略有不同。1.4.1車速的分類與定義

11、 地點(diǎn)車速：又稱瞬時(shí)車速及點(diǎn)車速。指車輛通過(guò)道路某一點(diǎn)或某一斷面時(shí)的瞬間速度。 行駛車速：車輛通過(guò)某路段的行程與有效運(yùn)行時(shí)間（不包括停車損失時(shí)間）之比所得的速度。用于評(píng)價(jià)該路段的線形和通行能力或作經(jīng)濟(jì)效益分析之用。 區(qū)間車速：又稱行程車速，是車輛通過(guò)某路段的行程與所用總時(shí)間（包括有效行駛時(shí)間、停車時(shí)間、延誤時(shí)間，但不包括客、貨車輛裝卸貨時(shí)間和在起點(diǎn)、終點(diǎn)的調(diào)頭時(shí)間）之比。是評(píng)價(jià)道路通暢程度、估計(jì)行車延誤的依據(jù)。區(qū)間車速總低于行駛車速，要提高運(yùn)輸效率，必須努力提高區(qū)間車速 （即應(yīng)努力縮短停車時(shí)間）。 運(yùn)行車速：是具有一定技術(shù)水平的駕駛員，在實(shí)際的道路和交通環(huán)境條件下所能維持 的最大車速，一般不超

12、過(guò)設(shè)計(jì)車速，也可稱為實(shí)際車速。 臨界車速：道路通過(guò)交通量最大時(shí)的速度，一般供交通流理論分析時(shí)用。 設(shè)計(jì)車速：作為道路幾何線形設(shè)計(jì)所依據(jù)的車速。 在道路幾何設(shè)計(jì)要素具有控制性的路段上，設(shè)計(jì)車速是具有平均駕駛水平的駕駛員在天氣良好、低交通密度時(shí)所能維持的最高安全速度。142車速變化的影響因素車速的變化特性是反映交通基本特征的一個(gè)重要方面，它能說(shuō)明車速在人、路和環(huán)境等因素及交通量和交通密度等交通基本參數(shù)影響下所產(chǎn)生的變化。主要如下： 駕駛員條件：與駕駛者的技術(shù)水平高低、行車時(shí)間長(zhǎng)短有關(guān)外，還與駕駛者的生理、 心理特性有關(guān)。 車輛條件：車型和車齡對(duì)地點(diǎn)車速有顯著影響，載貨車其載重量的多少也將對(duì)速度產(chǎn)生

13、影響，單輛車、車隊(duì)及車隊(duì)的車輛組成對(duì)速度也會(huì)產(chǎn)生影響。 道路條件：道路類型、平縱橫線形、坡長(zhǎng)、路面類型等對(duì)車速有明顯的影響；而地理 位置、視距、車道位置、側(cè)向凈寬和交叉口也均影響到車速。 環(huán)境條件：交通量的大小及組成、時(shí)間與氣候條件均對(duì)車速產(chǎn)生一定的影響。143車速資料的應(yīng)用 交通規(guī)：道路使用者總是希望以最少的行程時(shí)間、最佳的速度來(lái)達(dá)到出行目的，因此，路段上的行駛車速與行程車速是交通規(guī)劃和道路網(wǎng)規(guī)劃的重要依據(jù)。 道路幾何設(shè)計(jì)：道路的線形設(shè)計(jì)指標(biāo)（如平曲線半徑、超高、縱坡及坡長(zhǎng)、視距等）均與車速有關(guān)。一定的車速要求一定的幾何線形標(biāo)準(zhǔn)，因此車速資料可用以檢驗(yàn)已有道路的幾何標(biāo)準(zhǔn)，也可用以確定需要的幾

14、何標(biāo)準(zhǔn)。 經(jīng)濟(jì)效益分析：提高道路的車速，節(jié)約時(shí)間和運(yùn)輸成本的降低。 利用車速資料即可對(duì) 道路交通設(shè)施可能產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)。 交通管理：對(duì)有關(guān)道路或路段上的車速進(jìn)行長(zhǎng)期觀測(cè)和分析以確定限速的范圍，檢驗(yàn)交通控制措施的效果，合理設(shè)置交通信號(hào)、標(biāo)志、標(biāo)線及設(shè)計(jì)信號(hào)燈配時(shí)和交通事故分析等也都要應(yīng)用車速資料。 道路現(xiàn)狀評(píng)價(jià)與改善：道路或路段上車速的快慢，反映了車輛的擁擠程度。根據(jù)車速 資料即可分析是否需要改建或新建道路， 解決的先后次序，應(yīng)采取的措施，以及如何將部分 車流量轉(zhuǎn)移到其它鄰近道路上去。1.5交通密度1.5.1交通密度定義交通密度是指一條道路上車輛的密集程度，即在某一瞬時(shí)，單位長(zhǎng)度內(nèi)

15、一個(gè)車道或向或全部車道上的車輛數(shù)。常用 K或D表示，其單位是輛/公里。可用下式求得：NK= L （輛/小時(shí)）式中：N為指定路段上的車輛數(shù)；L為路段長(zhǎng)度。1.5.2車頭間距與車頭時(shí)距 車頭間距同向連續(xù)行駛的兩車車頭之間間隔的距離即為車頭間距，記為hd,單位為米/輛。所有車頭間距的平均值稱為平均車頭間距；可保證車輛安全行駛的最短車頭間距叫做極限車頭間距，是同向行駛車輛交通安全管理的重要依據(jù)，也是交通流理論和通行能力計(jì)算的重要依據(jù)。1000交通密度又可用車頭間距表示：K= hd （輛/公里） 車頭時(shí)距當(dāng)車頭間距的間隔用時(shí)間（秒）表示時(shí)則為車頭時(shí)距， 記為ht，單位為秒/輛，是交通流 理論中十分重要的

16、指標(biāo)。車頭時(shí)距與交通量之間的關(guān)系為：3600Tht = N （秒/輛）車頭時(shí)距與車頭間距的關(guān)系為：hdh t = v （秒/輛）1.5.3車道占有率 空間占有率：即某一瞬時(shí)，單位長(zhǎng)度路段上行駛的車輛總長(zhǎng)占該路段長(zhǎng)度的百分比，nlii 1用 RS 表示，Rs = L x 100%由上式可見(jiàn)交通密度除與交通量有關(guān)外，還與車輛的類型有關(guān)，另外還與空間平均車速有關(guān)。 時(shí)間占有率：?jiǎn)挝挥^測(cè)時(shí)間內(nèi)，車輛通過(guò)某一斷面的累計(jì)時(shí)間所占單位觀測(cè)時(shí)間的百ntii 1分比，用R表示，R = T x 100%由上式可見(jiàn)時(shí)間占有率與車型及地點(diǎn)車速有關(guān)。1.5.4 交通密度資料的應(yīng)用用來(lái)判定交通擁擠情況，從而決定采取何種交

17、通管理措施；作為劃分某些道路交通設(shè)施服務(wù)水平的標(biāo)準(zhǔn)；對(duì)于預(yù)告關(guān)于某一地點(diǎn)的車輛到達(dá)，或?qū)τ谡{(diào)整交通信號(hào)時(shí)間等都很有用處。1.6交通量、車速和密度問(wèn)的相互關(guān)系1.6.1基本關(guān)系式如果車流中所有車輛均以相同的車速通過(guò)某一段路程，則有下列關(guān)系：QK = V式中：K為交通密度（輛/公里）;Q為交通量（輛/小時(shí)）;V為車速（公里/小時(shí)）。 上式也常寫作：Q = KX V1.6.2車速與密度的關(guān)系車速與密度之間的關(guān)系，是呈線性關(guān)系，如p12圖24所示。圖24可見(jiàn)，當(dāng)密度逐漸增大則車速逐漸減小，當(dāng)達(dá)到阻塞密度Kj時(shí)，車速為零，交通停頓。1.6.3交通量與密度的關(guān)系為二次方程，作出 Q K關(guān)系曲線圖如p12圖25,可見(jiàn)，在K。之前，交通量隨密度 的增加而增加；而在 K。之后，交通量將隨密度的增加而減小。1.6.4交通量與車速的關(guān)系也為二次拋，作出 Q V關(guān)系曲線圖如p13圖2 6。其中V。為交通量最大時(shí)的車速， 稱為臨界車速。1.6.5 結(jié)論綜上所述，將Q K、Q- V及V K關(guān)系圖作于同一平面上，如p13圖2 7,全面分析可得到如下結(jié)論：（1）當(dāng)密度很小時(shí),交通量亦小,而車速很高（接近自由車速 ） 。（2）隨著密度逐漸